2023屆新教材高考化學一輪復習化學平衡狀態(tài)　化學平衡移動學案

第23講化學平衡狀態(tài)化學平衡移動復習目標1．了解化學反應的可逆性及化學平衡的建立；2.掌握化學平衡的特征；3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學平衡的影響，能用相關理論解釋其一般規(guī)律；4.了解化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用?？键c一可逆反應與化學平衡狀態(tài)的建立必備知識梳理·夯實學科基礎1.可逆反應(1)定義在__________既可以向正反應方向進行，同時又可以向逆反應方向進行的化學反應。(2)特點雙向性指可逆反應分為方向相反的兩個反應：正反應和逆反應雙同性指正、逆反應是在________下，同時進行共存性指反應物的轉化率________100%，________與________共存2.化學平衡狀態(tài)(1)概念一定條件下的可逆反應，當反應進行到一定程度時，正反應速率和逆反應速率________，反應物和生成物的濃度均保持不變，我們稱為“化學平衡狀態(tài)”，簡稱化學平衡。(2)建立：以“N2＋3H22NH3”為例。①正反應開始進行的c-t圖如圖(a)②逆反應開始進行的c-t圖如圖(b)③反應過程中v正、v逆變化(正反應開始)以上過程可用v-t圖表示為(3)特征[易錯易混辨析](錯誤的說明錯因)(1)反應NH4Cl?HCl↑＋NH3↑、NH3＋HCl=NH4Cl互為可逆反應()錯因：__________________________________________________________________。(2)可逆反應到達平衡前的v正一定大于v逆()錯因：__________________________________________________________________。(3)可逆反應到達平衡時，各組分的濃度相等()錯因：__________________________________________________________________。(4)在1L的密閉容器中發(fā)生反應：2NO(g)＋O2(g)?2NO2(g)，當容器中氣體的顏色保持不變時，說明反應已達到平衡狀態(tài)()錯因：__________________________________________________________________。(5)對于反應H2(g)＋I2(g)?2HI(g)，當壓強不變時，反應達到平衡狀態(tài)()錯因：__________________________________________________________________。(6)對于C(s)＋H2O(g)?CO(g)＋H2(g)反應，當C(s)的質量不變時，化學反應達到平衡狀態(tài)()錯因：__________________________________________________________________。[深度思考]1．在一定溫度下的恒容容器中，當下列物理量不再發(fā)生變化時：①混合氣體的壓強；②混合氣體的密度；③混合氣體的總物質的量；④混合氣體的平均相對分子質量；⑤混合氣體的顏色；⑥各反應物或生成物的濃度之比等于化學計量數(shù)之比；⑦某種氣體的百分含量(1)能說明2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)達到平衡狀態(tài)的是________(填序號，下同)。(2)能說明I2(g)＋H2(g)?2HI(g)達到平衡狀態(tài)的是________。(3)能說明2NO2(g)?N2O4(g)達到平衡狀態(tài)的是________________________。(4)能說明C(s)＋CO2(g)?2CO(g)達到平衡狀態(tài)的是________。(5)能說明NH2COONH4(s)?2NH3(g)＋CO2(g)達到平衡狀態(tài)的是________。(6)能說明5CO(g)＋I2O5(s)?5CO2(g)＋I2(s)達到平衡狀態(tài)的是________。2．若上述題目中的(1)～(4)改成一定溫度下的恒壓密閉容器，結果又如何？(1)________。(2)________。(3)________。(4)________。特別提醒規(guī)避“2”個易失分點(1)化學平衡狀態(tài)判斷“三關注”關注反應條件，是恒溫恒容、恒溫恒壓，還是絕熱恒容容器；關注反應特點，是等體積反應，還是非等體積反應；關注特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應。(2)不能作為“標志”的四種情況①反應組分的物質的量之比等于化學方程式中相應物質的化學計量數(shù)之比。②恒溫恒容下的體積不變的反應，體系的壓強或總物質的量不再隨時間而變化，如2HI(g)?H2(g)＋I2(g)。③全是氣體參加的體積不變的反應，體系的平均相對分子質量不再隨時間而變化，如2HI(g)?H2(g)＋I2(g)。④全是氣體參加的反應，恒容條件下體系的密度保持不變。題組強化訓練·形成關鍵能力題組一極端假設法判斷平衡時組分濃度及范圍1．一定條件下，對于可逆反應X(g)＋3Y(g)?2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1，則下列判斷正確的是()A.c1∶c2＝3∶1B．平衡時，Y和Z的生成速率之比為2∶3C．X、Y的轉化率不相等D．c1的取值范圍為0<c1<0.14mol·L－12．在密閉容器中進行反應：X2(g)＋Y2(g)?2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度可能是()A．Z為0.5mol·L－1B．Y2為0.4mol·L－1C．X2為0.1mol·L－1D．Z為0.4mol·L－1微點撥極端假設法確定濃度范圍的方法注意：可逆反應的平衡物理量一定在最大值和最小值之間，但起始物理量可以為最大值或最小值。題組二化學平衡狀態(tài)的判定3．一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生反應2HI(g)＋Cl2(g)?2HCl(g)＋I2(s)。下列事實不能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是()A．容器內氣體壓強不再改變B．容器內氣體密度不再改變C．容器內氣體顏色不再改變D．斷裂1molCl—Cl鍵的同時斷裂1molH—Cl鍵4．汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＜0。若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是________(填序號)。微點撥化學平衡狀態(tài)判斷的“兩類標志”判斷化學反應是否達到平衡狀態(tài)，關鍵是看給定條件下能否推出“變量”達到“不變”。常用到的判斷標志：(1)絕對標志(2)相對標志考點二化學平衡的移動必備知識梳理·夯實學科基礎(一)化學平衡移動的過程1．定義：由原有的平衡狀態(tài)達到新的平衡狀態(tài)的過程叫化學平衡移動。2．過程示意圖3．本質①v正>v逆：平衡向____反應方向移動。②v正＝v逆：反應達到平衡狀態(tài)，平衡不移動。③v正<v逆：平衡向____反應方向移動。(二)化學平衡移動的判斷平衡移動就是由一個“平衡狀態(tài)→不平衡狀態(tài)→新平衡狀態(tài)”的過程。(三)外界因素對平衡移動的影響1．影響化學平衡的因素條件的改變(其他條件不變)化學平衡的移動濃度增大反應物濃度或減小生成物濃度向________反應方向移動減小反應物濃度或增大生成物濃度向________反應方向移動壓強(對有氣體存在的反應)反應前后氣體分子數(shù)改變增大壓強向氣體體積________的方向移動減小壓強向氣體體積________的方向移動反應前后氣體分子數(shù)不變改變壓強平衡________移動溫度升高溫度向________反應方向移動降低溫度向________反應方向移動催化劑使用催化劑平衡________移動2.外界條件對化學平衡影響的圖示分析①濃度對化學平衡的影響②壓強對化學平衡的影響對于反應：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，若m＋n>p＋q，則圖像對應圖1、圖2；若m＋n＝p＋q，則圖像對應圖3、圖4。說明：a.改變壓強，相當于改變體積，也就相當于改變濃度。b．若反應前后氣體體積無變化，改變壓強，能同時改變正、逆反應速率，v(正)＝v(逆)，平衡不移動。如H2(g)＋I2(g)?2HI(g)。c．壓強變化是指平衡混合物體積變化而引起的總壓強變化。若平衡混合物的體積不變，而加入“惰性氣體”，雖然總壓強變化了，但平衡混合物的濃度仍不變，反應速率不變，平衡不移動；若保持總壓強不變加入“惰性氣體”，此時增大了體系體積，這就相當于降低了平衡體系的壓強，平衡向氣體體積增大的方向移動。③溫度對化學平衡的影響在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動。注意：a.升高溫度，不管是吸熱還是放熱方向，反應速率均增大，但吸熱方向速率增大的倍數(shù)大于放熱方向速率增大的倍數(shù)，使v(吸熱)>v(放熱)，故平衡向吸熱方向移動。b．只要是升高溫度，新平衡狀態(tài)的速率值一定大于原平衡狀態(tài)的速率值；反之則小。v-t圖像[以N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)ΔH<0為例]如下。④催化劑對化學平衡的影響催化劑對化學平衡移動無影響。v-t圖像(以N2+3H2?2NH3勒夏特列原理如果改變影響化學平衡的條件之一(如溫度、壓強或參加反應的化學物質的濃度)，平衡將向著能夠__________的方向移動。特別提醒(1)改變固體或純液體的量時，對化學平衡基本無影響。(2)反應混合物中不存在氣體物質時，改變壓強對化學平衡無影響。(3)不要把v(正)增大與平衡向正反應方向移動等同，只有當v(正)>v(逆)時，平衡才向正反應方向移動。(4)不要把平衡向正反應方向移動與原料轉化率的增大等同，當增大一種反應物的濃度，使平衡向正反應方向移動時，只會使其他反應物的轉化率提高，而該反應物的轉化率降低。[易錯易混辨析](錯誤的說明錯因)(1)C(s)＋CO2(g)?2CO(g)ΔH>0，其他條件不變時，升高溫度，反應速率v(CO2)和CO2的平衡轉化率均增大()錯因：__________________________________________________________________。(2)化學平衡正向移動，反應物的轉化率不一定增大()錯因：__________________________________________________________________。(3)往平衡體系FeCl3＋3KSCN?Fe(SCN)3＋3KCl中加入適量KCl固體，平衡逆向移動，溶液的顏色變淺()錯因：__________________________________________________________________。(4)對于2NO2(g)?N2O4(g)的平衡體系，壓縮體積，增大壓強，平衡正向移動，混合氣體的顏色變淺()錯因：__________________________________________________________________。(5)升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，此時v放減小，v吸增大()錯因：__________________________________________________________________。[深度思考]化學平衡移動的目的是“減弱”外界條件的改變，而不是消除“外界條件的改變”，即“減弱而不抵消”。對于一定條件下的可逆反應甲：A(g)＋B(g)?C(g)ΔH＜0乙：A(s)＋B(g)?C(g)ΔH＜0丙：A(g)＋B(g)?2C(g)ΔH＞0達到化學平衡后，改變條件，按要求回答下列問題：(1)升溫，平衡移動方向分別為(填“向左”“向右”或“不移動”)甲__________；乙__________；丙__________。此時反應體系的溫度均比原來________(填“高”或“低”)?；旌蠚怏w的平均相對分子質量變化分別為(填“增大”“減小”或“不變”)甲________；乙________；丙________(2)加壓，使體系體積縮小為原來的1①平衡移動方向分別為(填“向左”“向右”或“不移動”)甲________；乙________；丙________。②設壓縮之前壓強分別為p甲、p乙、p丙，壓縮后壓強分別為p′甲、p′乙、p′丙，則p甲與p′甲，p乙與p′乙，p丙與p′丙的關系分別為甲________；乙________；丙________。③混合氣體的平均相對分子質量變化分別為(填“增大”“減小”或“不變”)甲________；乙________；丙________。題組強化訓練·形成關鍵能力題組一平衡移動方向的判斷1．將1molN2和3molH2充入某固定容積的密閉容器中，在一定條件下，發(fā)生反應N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)ΔH<0并達到平衡，改變條件。下列關于平衡移動的說法中正確的是()選項改變條件平衡移動方向A使用適當催化劑平衡向正反應方向移動B升高溫度平衡向逆反應方向移動C再向容器中充入1molN2和3molH2平衡不移動D向容器中充入氦氣平衡向正反應方向移動2.反應2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)ΔH＜0已達平衡，如果其他條件不變時，分別改變下列條件，對化學反應速率和化學平衡產生影響，下列條件與圖像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1時改變條件，t2時重新建立平衡)()題組二平衡移動結果的判斷3．將等物質的量的X、Y氣體充入某密閉容器中，在一定條件下，發(fā)生如下反應并達到平衡：X(g)＋3Y(g)?2Z(g)ΔH<0。改變某個條件并維持新條件直至達到平衡狀態(tài)，下表中關于新平衡與原平衡的比較正確的是()選項改變條件新平衡與原平衡比較A升高溫度X的轉化率變小B增大壓強X的濃度變小C充入一定量YY的轉化率增大D使用適當催化劑X的體積分數(shù)不變4.在壓強為0.1MPa、溫度為300℃條件下，amolCO與3amolH2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)?CH3OH(g)ΔH＜0。(1)平衡后將容器的容積壓縮到原來的一半，其他條件不變，對平衡體系產生的影響是________(填字母，下同)。A.c(H2)減小B.正反應速率加快，逆反應速率減慢C.反應物轉化率增大D.重新平衡cH(2)若容器容積不變，下列措施可增大甲醇產率的是________。A.升高溫度B.將CH3OH從體系中分離C.充入He，使體系總壓強增大高考真題演練·明確考查方向1．[2020·浙江7月]一定條件下：2NO2(g)?N2O4(g)ΔH<0。在測定NO2的相對分子質量時，下列條件中，測定結果誤差最小的是()A．溫度0℃、壓強50kPaB.溫度130℃、壓強300kPaC.溫度25℃、壓強100kPaD.溫度130℃、壓強50kPa2．[2020·天津卷(節(jié)選)]用H2還原CO2可以在一定條件下合成CH3OH(不考慮副反應)CO2(g)＋3H2(g)?CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH<0恒壓下，CO2和H2的起始物質的量比為1∶3時，該反應在無分子篩膜時甲醇的平衡產率和有分子篩膜時甲醇的產率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出H2O。(1)甲醇平衡產率隨溫度升高而降低的原因為________________________________。(2)P點甲醇產率高于T點的原因為________________________________。(3)根據(jù)上圖，在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反應溫度為________℃。隨堂過關訓練·提升學科素養(yǎng)1．下列事實中，不能用平衡移動原理解釋的是()A.恒容容器中發(fā)生反應CO(g)＋NO2(g)?CO2(g)＋NO(g)ΔH<0，升高溫度，氣體顏色加深B.工業(yè)用SO2合成SO3時需要用催化劑C.實驗室中用濃氨水與氫氧化鈉固體混合制取少量氨D.在含有[Fe(SCN)]2＋的紅色溶液中加鐵粉，振蕩靜置，溶液顏色變淺或褪去2．COCl2(g)?CO(g)＋Cl2(g)ΔH>0，當反應達到平衡時，下列措施：①升溫②恒容通入惰性氣體③增加CO濃度④減壓⑤加催化劑⑥恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉化率的是()A．①②④B．①④⑥C.②③⑤D．③⑤⑥3．制備甲烷的反應為CO2(g)＋4H2(g)?CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－252.9kJ·mol－1。在恒溫、恒容容器中進行該反應，下列不能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是()A.CO2和H2的轉化率之比不再變化B.混合氣體的平均摩爾質量不再變化C.容器內的壓強不再變化D.v正(H2)＝4v逆(CH4)4．燃煤會產生CO2、CO、SO2等大氣污染物。燃煤脫硫的相關反應的熱化學方程式如下：Ⅰ.CaSO4(s)＋CO(g)?CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋281.4kJ·mol－1Ⅱ.14CaSO4(s)＋CO(g)?14CaS(s)＋CO2(g)ΔH2＝－43.6kJ·mol(1)一定溫度下，向某恒容密閉容器中加入CaSO4(s)和1molCO，若只發(fā)生反應Ⅰ，下列能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。a.容器內的壓強不發(fā)生變化b.v正(CO)＝v正(CO2)c.容器內氣體的密度不發(fā)生變化d.n(CO)＋n(CO2)＝1mol(2)一定溫度下，體積為1L容器中加入CaSO4(s)和1molCO，若只發(fā)生反應Ⅱ，測得CO2的物質的量隨時間變化如圖中曲線A所示：①在0～2min內的平均反應速率v(CO)＝____。②曲線B表示過程與曲線A相比改變的反應條件可能為________(答出一條即可)。③若要提高反應體系中CO2的體積分數(shù)，可采取的措施為________________。第23講化學平衡狀態(tài)化學平衡移動考點一必備知識梳理·夯實學科基礎1．(1)同一條件下(2)同一條件小于反應物生成物2．(1)相等(2)最大逐漸減小逐漸增大＝(3)動態(tài)相等易錯易混辨析答案：(1)×可逆反應的反應條件必須相同(2)×對反應N2＋3H2?2NH3若從NH3分解開始，則達到平衡前v逆大于v正(3)×化學反應達到平衡后，反應物或生成物的濃度或百分含量應保持不變，不一定相等(4)√(5)×該反應為反應前后氣體分子數(shù)保持不變的可逆反應，反應過程中壓強始終保持不變(6)√深度思考1．答案：(1)①③④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦(5)①②③(6)②④⑦2．答案：(1)②③④⑦(2)⑤⑦(3)②③④⑤⑦(4)②③④⑦題組強化訓練·形成關鍵能力1．解析：由于X、Y的平衡濃度之比為1∶3，轉化濃度亦為1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正確；Y生成表示逆反應，Z生成表示正反應，平衡時應vY(生成)∶vZ(生成)＝3∶2，B不正確；由可逆反應的特點可知0<c1<0.14mol·L－1，D正確。答案：D2．解析：若X2完全轉化為Z，則X2、Y2、Z的濃度分別是0mol·L－1、0.2mol·L－1、0.4mol·L－1；若Z完全轉化為X2、Y2，則X2、Y2、Z的濃度分別是0.2mol·L－1、0.4mol·L－1、0mol·L－1；反應為可逆反應，反應物不能完全轉化，所以0<c(X2)<0.2mol·L－1，0.2mol·L－1<c(Y2)<0.4mol·L－1，0<c(Z)<0.4mol·L－1。答案：C3．解析：反應過程中壓強為變量，壓強不再改變說明反應達到平衡；反應過程中氣體質量為變量，體積不變，所以氣體密度是變量，容器內氣體密度不再改變說明反應達到平衡；容器內氣體顏色不再改變，說明氯氣的濃度不變，反應一定達到平衡狀態(tài)；平衡時斷裂1molCl—Cl鍵的同時斷裂2molH—Cl鍵，因此D項不能說明該反應達到平衡狀態(tài)。答案：D4．解析：①達到平衡時，v正應保持不變。②由于是放熱反應，又是絕熱容器，體系溫度升高，平衡左移，K減小，當K不變時，溫度不變，達到平衡狀態(tài)。③圖中達到平衡時，CO、CO2的改變量不是1∶1。④w(NO)逐漸減小，達到平衡時保持不變。⑤因正反應放熱，容器絕熱，故反應開始后體系溫度升高，達到平衡狀態(tài)時，體系溫度不再發(fā)生變化。⑥ΔH是一個定值，不能用于判斷可逆反應是否達到平衡狀態(tài)。答案：②④⑤考點二必備知識梳理·夯實學科基礎(一)3．①正③逆(三)1．正逆減小增大不吸熱放熱不3．減弱這種改變易錯易混辨析答案：(1)√(2)√(3)×KCl沒有參與反應，加入KCl固體，平衡不移動，顏色不變(4)×因為壓縮體積，平衡右移，但c(NO2)仍大于原來的濃度，所以混合氣體的顏色變深(5)×升高溫度，v放、v吸均增大深度思考答案：(1)向左向左向右高減小減小不變(2)①向右不移動不移動②p甲＜p′甲＜2p甲p′乙＝2p乙p′丙＝2p丙③增大不變不變題組強化訓練·形成關鍵能力1．解析：使用催化劑，平衡不移動，A錯誤；正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，即平衡向逆反應方向移動，B正確；再向容器中充入1molN2和3molH2相當于增大壓強，平衡正向移動，C錯誤；向容器中充入氦氣，由于容器的容積不變，N2、H2和NH3的濃度均不變，平衡不移動，D錯誤。答案：B2．解析：要注意改變條件瞬間v正、v逆的變化。增加O2的濃度，v正增大，v逆瞬間不變，A正確；增大壓強，v正、v逆瞬間都增大，v正增大的倍數(shù)大于v逆，B正確；升高溫度，v正、v逆瞬間都增大，C錯誤；加入催化劑，v正、v逆同時同倍數(shù)增大，D正確。答案：C3．解析：升高溫度，平衡逆向移動，X的轉化率變小，A正確；增大壓強，平衡正向移動，消耗反應物X，增大壓強的實質是增大濃度，根據(jù)勒夏特列原理可知，平衡移動只是減弱了改變的程度，故達到新的平衡狀態(tài)時，X的濃度仍比原平衡大，B錯誤；充入一定量Y，平衡正向移動，X的轉化率增大，但Y的轉化率減小，C錯誤；使用催化劑，能改變反應速率，但平衡不移動，X的體積分數(shù)不變，D正確。答案：AD4．解析：(1)該反應為正向氣體分子數(shù)減小的可逆反應，縮小容器體積，平衡正向移動，c(H2)增大，正、逆反應速率均增大，因而A、B均不正確。(2)由于該反應正向是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，CH3OH的產率降低；容器容積不變，充入He，平衡不移動。答案：(1)CD(2)B高考真題演練·明確考查方向1．解析：本題考查化學平衡知識，考查的化學核心素養(yǎng)是變化觀念與平衡思想。測定NO2的相對分子質量時，N2O4越少越好，即使平衡逆向移動。正反應是氣體分子數(shù)減小的放熱反應，要使平衡逆向移動，需減小壓強、升高溫度，則選D項。答案：D2．解析：(1)該反應是放熱反應，溫度升高有利于平衡逆向移動，甲醇的平衡產率隨溫度升高而降低。(2)P點對應反應有分子篩膜，分子篩膜能選擇性分離出水，有利于反應正向進行，故P點甲醇產率高于T點甲醇產率。(3)由題圖知，當溫度為210℃時，甲醇的產率最高，因此最佳反應溫度為